供電實驗報告

1、 實 驗 報 告實驗項目名稱： 高低壓電器認識 同組人： 實驗時間 實驗室 指導教師 一、實驗目的熟悉高低壓電器、高低壓成套配電裝置的結構、功能，了解其技術特性。二、實驗主要儀器與設備各種高低壓電器設備、高低壓成套配電裝置。三、實驗原理（一）高壓熔斷器熔斷器是常用的一種簡單的保護電器。當通過它的電流超過規(guī)定值并經過一定的時間后熔體熔化，從而切斷電流，對線路及設備進行短路保護或過負荷保護。1戶內高壓熔斷器 RN1和RN2型高壓管式熔斷器。RNl及RN2型熔斷器結構如圖1-1所示，主要由熔管、觸座、動作指示器、絕緣子、石英砂填料和底座組成。 （b）熔管剖面圖（a）外形圖 圖1-1 RNl及RN2型

2、熔斷器結構圖短路電流通過時，并聯(lián)銅絲熔斷產生電弧，電弧在充滿石英砂填料的熔管內燃燒，滅弧過程中利用了粗弧分細、長弧切短、狹溝滅弧和冷卻滅弧等滅弧方法。XRNT、XRNP型高壓限流熔斷器。XRNT、XRNP型高壓限流熔斷器結構如圖1-2所示。（a）外形圖 （b）剖面圖圖1-2 高壓限流熔斷器的結構圖 熔斷器本體主要由瓷質熔管、絲狀或片狀熔體、高純度石英砂、瓷芯柱、撞擊器等組成。熔斷器依靠石英砂對電弧的吸熱和游離氣體向石英砂間隙擴散的作用進行滅弧，同時可利用冶金效應形成串聯(lián)電弧，將長弧切短加速滅弧。熔絲熔斷時，撞擊器迅速彈出, 驅動連鎖電器（常用負荷開關）的脫扣器而使開關跳閘或并發(fā)出熔斷信號。、戶

3、外高壓跌開式熔斷器如圖1-3所示為RW4-10（G）型跌落式熔斷器結構。熔斷器熔管外層為酚醛紙管或環(huán)氧玻璃布管，內套纖維質消弧管，其滅弧原理為：短路電流使熔體熔斷，形成電弧，電弧灼燒消弧管內壁，產氣縱吹電弧而熄滅。如圖1-4所示為RW10-10F跌開式熔斷器。在一般跌開式熔斷器的上靜觸頭上加裝了一個簡單的滅弧室，因而可以帶負荷操作，相當于負荷開關。 圖 1-3 RW4-10(G) 型跌落式熔斷器圖 1-4 RW10-10負荷型跌開式熔斷器（二）高壓隔離開關高壓隔離開關是一種沒有滅弧裝置的開關電器，其功能主要是隔離高壓電源，以保證對其他電氣設備檢修工作的安全。圖1-5所示為GN8-10高壓隔離開

4、關的外形結構圖，它的三相閘刀安裝在同一底座上，一般用手動操動機構進行操作。圖1-5 GN8-10型高壓隔離開關外形（三）高壓負荷開關高壓負荷開關結構上與隔離開關相似，但有簡單的滅弧裝置，能夠帶負荷操作。圖1-6為FN12-12戶內壓氣式負荷開關結構圖。采用壓氣式滅弧原理，動觸頭由導電筒構成，作為活動的氣缸，利用氣缸與固定的活塞相對運動產生壓縮空氣，形成強大氣流，使電弧迅速熄滅。圖1-6 FN12-12戶內壓氣式負荷開關結構（四）高壓斷路器高壓斷路器是具有完善的滅弧裝置的高壓開關電器。用來通斷負荷電流；短路故障時，在保護裝置作用下自動跳閘。按采用的滅弧介質分，有油斷路器、SF6斷路器、真空斷路器

5、、壓縮空氣斷路器等。1高壓少油斷路器高壓少油斷路器主要由滅弧室、觸頭系統(tǒng)、傳動機構和框架組成。圖1-7所示是SNl0-10型高壓少油斷路器的外形結構和油箱內部結構圖。 （b）內部剖面結構（a）外形結構圖1-7 SN10-10型少油斷路器結構圖工作及滅弧原理如下：合閘時，經操動機構和傳動機構將導電桿插入靜觸頭來接通電路。分閘時，導電桿向下運動并離開靜觸頭，產生電弧，使油分解形成封閉氣泡，油壓迫使逆止閥上升堵住中心孔，電孤在封閉的空間內燃燒。同時，導電桿迅速向下運動，相繼打開一、二、三道滅弧溝和縱吹油囊，油氣混合物強烈地橫吹、縱吹電弧。2高壓真空斷路器ZN12-10真空斷路器主要由真空滅弧室、彈簧

6、操動機構和絕緣支撐件等組成。真空滅弧室由圓盤狀的動靜觸頭、屏蔽罩、波紋管屏蔽罩、陶瓷外殼等組成，其結構如圖1-8所示。圖1-8 ZN12-10型真空斷路器結構圖開斷過程：在觸頭剛分離時，高電場發(fā)射和熱電發(fā)射使觸頭間產生真空電弧，使金屬觸頭表面產生金屬蒸氣，金屬離子在屏蔽罩內壁上凝聚，以致電弧在自然過零后極短的時間內，觸頭間隙又恢復了原有的高真空度。3六氟化硫（SF6）斷路器圖1-9所示為LN2-10型高壓SF6斷路器的結構圖。（a）外形圖 （b）滅弧室結構圖1-9 LN2-10型高壓SF6斷路器結構圖斷路器的靜觸頭和滅弧室中的壓氣活塞是相對固定的。當跳閘時，裝有動觸頭和絕緣噴嘴的汽缸由斷路器的

7、操動機構通過連桿帶動離開靜觸頭，使汽缸和活塞產生相對運動來壓縮SF6氣體并使之通過噴嘴吹出，用吹弧法來迅速熄滅電弧。（五）高壓開關柜 高壓開關柜是將一、二次設備按一定的線路方案組合而成的一種成套配電設備。1固定式高壓開關柜固定式高壓開關柜的柜內所有電器部件都固定安裝在不能移動的臺架上。圖1-10為XGN56-12箱型（戶內）交流金屬封閉型高壓開關柜外形圖和內部結構圖。該型開關柜柜體骨架由鋼板折彎后組裝而成，柜內分斷路器室、主母線室、電纜室、繼電器儀表室等，各隔室由接地良好的隔板相隔。（a）外形圖 （b）內部結構圖圖1-10 XGN56-12箱型開關柜結構圖2. 手車式（移開式）高壓開關柜將某些

8、主要電器設備固定安裝在可移動的手車上。當手車上安裝的電器設備發(fā)生故障或需檢修、更換時，隨同手車一起移出柜外，再推入同類備用手車，即可恢復供電。如圖1-11所示為KYN28A-12型開關柜的外形結構和內部剖面圖。該開關柜完全金屬鎧裝，由金屬板分隔成手車室、母線室、電纜式和繼電器儀表室，每一單元的金屬外殼均獨立接地。（a）外形圖 （b）內部剖面圖圖1-11 KYN28A-12型開關柜的外形結構和內部剖面圖（六）低壓一次設備供配電系統(tǒng)中的低壓一次設備種類繁多，有低壓熔斷器、低壓刀開關、低壓刀熔開關、低壓負荷開關、低壓斷路器和低壓配電屏等。1、低壓熔斷器（1）RM10系列熔斷器結構如圖1-12所示。當

9、短路電流通過時，熔片窄部先熔斷，使熔管內形成幾段串聯(lián)的電弧而易于熄滅；過負荷時，往往在寬窄之間的斜部熔斷。（a）外形圖 （b）熔片圖圖1-12 RM10系列熔斷器結構圖（2）有填料密閉管式熔斷器。以RT0型為例，其外形及內部結構如圖1-13所示。（a）熔體 （b）外形圖 圖1-13 RT0低壓熔斷器結構圖RT0熔斷器主要由瓷熔管、銅熔體和底座三部分組成，熔管內裝石英砂。熔體變截面小孔可使熔體在短路電流通過時熔斷，將長弧分割為多段短??；引燃柵具有等電位作用，使粗弧分細；電弧電流在石英砂中燃燒，形成狹溝滅弧。2低壓斷路器（1）圖1-14為DZ20系列塑料外殼式低壓斷路器的結構圖。其主要特征是，所有

10、部件都安裝在一個塑料外殼中，沒有裸露的帶電部分，提高了使用的安全性。1-14 DZ20型塑料外殼式低壓斷路器（2）圖1-15是DW15型低壓斷路器的外形圖和內部結構圖。由觸頭系統(tǒng)、操作機構和脫扣器系統(tǒng)組成。滅弧室里采用鋼紙板材料和數十片鐵片作滅弧柵來加強電弧的熄滅。脫扣系統(tǒng)有過負荷長延時脫扣器、短路瞬時脫扣器、欠電壓脫扣器和分勵脫扣器等。圖1-15 DW15型低壓斷路器的外形圖和內部結構圖3低壓開關柜低壓開關柜的種類很多，按其結構有固定式和抽屜式兩種基本型式。圖1-16和圖1-17所示分別為GGD固定式低壓開關柜、GCS抽出式低壓開關柜（PC柜）外形圖。 圖1-16 GGD固定式低壓開關柜外形

11、圖 圖1-17 GCS型低壓抽出式開關柜外形圖四、實驗預習要求認真預習相關實驗內容，明確實驗的目的和要求，記住安全注意事項。五、實驗內容及步驟在實驗條件具備的情況下，通過拆裝、操作，熟悉電器設備結構、原理、工作特性等。在實驗條件不具備的情況下，組織參觀工廠、發(fā)電廠或變電站，對主接線、變壓器及各種電氣設備有一個直觀的了解。包括：電廠的生產過程、電廠各主要廠房布置情況、機組運行情況、熱力系統(tǒng)類型及構成、升壓站主接線、電力設備結構及布置；變電站一次及二次系統(tǒng)；工廠供配電系統(tǒng)的構成等。六、思考題1、電弧對電氣設備的安全運行有哪些影響?開關電器中有哪些常用的滅弧方法?其中最常用、最基本的滅弧方法是什么?

12、2、比較高壓斷路器、高壓負荷開關、高壓隔離開關的功能、結構特點，操作時分別應注意哪些事項？指導教師批閱及成績指導教師簽名： 年 月 日實 驗 報 告實驗項目名稱： 過電流保護實驗 同組人 實驗時間 實驗室 指導教師 一實驗目的1）熟悉電流保護的組成，學習電流保護中電流、時間的整定及調整方法。2）掌握電流保護接線方式，并進行實際接線。3）觀察短路時保護裝置的動作情況。二實驗主要儀器與設備LHDJZ-型電氣自動化及繼電保護綜合試驗臺、TQDB-繼電保護及變電站綜合自動化仿真培訓系統(tǒng)。三實驗原理1、常用繼電器構成原理參考教材2、帶時限過電流保護裝置的組成和原理1）保護裝置原理電路定時限過電流保護裝置

13、的原理電路如圖3-1(a)所示。反時限過電流保護裝置的原理電路如圖3-1(b)所示。2）過電流保護動作電流的整定帶時限過電流保護（含定時限和反時限）的動作電流Iop，應躲過線路的最大的負荷電流（包括正常過負荷電流和尖峰電流）IL.max，以免在IL.max通過時保護裝置誤動作；而且其反回電流Ire也應躲過線路的最大的負荷電流IL.max。過電流保護裝置動作電流的整定計算公式為式中，Krel為保護裝置的可靠系數，對DL型電流繼電器取1.2，對GL型電流繼電器取1.3；Kw為保護裝置的接線系數，對兩相兩繼電器式接線（相電流接線）為1，對兩相一繼電器式接線（兩相電流差接線）為；IL.max為線路上的

14、最大負荷電流，可取為（1.53）I30，I30為線路計算電流。（a） (b)圖3-1 過電流保護裝置的原理電路3）過電流保護動作時限的整定過電流保護的動作時限，應按“階梯原則”進行整定，即前一級保護的動作時間t1應比后一級保護中最長的動作時間t2大一個時間級差t，即t1t2+t對于定時限過電流保護，可取t=0.5s；對于反時限過電流保護，可取t=0.7s。3、電流速斷保護裝置的組成和原理電流速斷保護就是一種瞬時動作的過電流保護。對于采用DL系列電流繼電器的速斷保護來說，就相當于定時限電流保護中抽去時間繼電器。參考圖3-1(a)，此處圖略。如果采用GL系列電流繼電器，則利用該繼電器的速斷元件來實

15、現電流速斷保護。前后兩級電流速斷保護的選擇性通過其動作電流（即速斷電流）的整定來實現，如圖3-2所示。圖3-2 線路電流速斷保護整定說明動作電流（速斷電流）Iqb應躲過它所保護線路的末端的最大短路電流Ik.max，即整定計算公式為 式中，Krel為可靠系數，對DL型繼電器，取1.21.3；對GL型繼電器，取1.41.5。4、電流保護常用的接線方式有完全星形接線、不完全星形接線和在中性線上接入電流繼電器的不完全星形接線三種，如圖3-3所示，供接線時參考。（a）完全星形兩段式接線圖（b）不完全星形接線（c）在中性線上接入電流繼電器的不完全星形接線圖3-3 電流保護常用的幾種接線四、預習要求認真預習

16、相關實驗內容，明確實驗的目的和要求，掌握實驗的原理及方法，了解實驗操作及所用儀器的使用方法，記住安全注意事項。五、實驗內容及步驟1、定時限過電流保護該實驗內容為將電流繼電器、時間繼電器、信號繼電器、中間繼電器、調壓器組合構成一個過電流保護。要求當電流繼電器動作后，啟動時間繼電器延時，經過一定時間后，啟動信號繼電器發(fā)信號和中間繼電器動作跳閘（指示燈亮）。一次系統(tǒng)圖見圖3-4；實驗電路原理圖如圖3-1(a)所示；模擬實驗電路如圖3-4。圖3-4 一次系統(tǒng)圖圖3-5定時限過電流保護模擬實驗電路實驗步驟如下： 圖3-5為多個繼電器配合的過電流保護實驗原理接線圖。 按圖接線，將滑線變阻器的滑動觸頭放置在

17、中間位置，實驗開始后可以通過改變滑線變阻器的阻值來改變流入繼電器電流的大小。將電流繼電器動作值整定為2A，時間繼電器動作值整定為2.5秒。 經檢查無誤后，依次合上三相電源開關、單相電源開關和直流電源開關。（各電源對應指示燈均亮。） 調節(jié)單相調壓器輸出電壓，逐步增加電流，當電流表電流約為1.8A時，停止調節(jié)單相調壓器，改為慢慢調節(jié)滑線電阻的滑動觸頭位置，使電流表數值增大直至信號指示燈變亮。仔細觀察各種繼電器的動作關系。 調節(jié)滑線變壓器的滑動觸頭，逐步減小電流，直至信號指示燈熄滅。仔細觀察各種繼電器的返回關系。 實驗結束后，將調壓器調回零，斷開直流電源開關，最后斷開單相電源開關和三相電源開關。2、

18、電流速斷保護LHDJZ-試驗臺的常規(guī)繼電器都沒有接入電流互感器和電壓互感器，在實驗之前應參閱圖3-4的一次系統(tǒng)圖，設計好保護接線圖，并接好線后才能進行實驗。 正常運行方式實驗（1）三相調壓器輸出為0V。（2）系統(tǒng)運行方式置于“正常”位置。（3）按前面介紹的常規(guī)電流保護接線方式進行接線，根據理論計算值確定各繼電器的整定值大小。（4）合上三相電源開關，調節(jié)調壓器輸出，使屏上電壓表指示從0V慢慢升到100V為止。（5）合上直流電源開關。（6）合上變壓器二側的模擬斷路器。此時，負荷燈泡亮，模擬系統(tǒng)即處于正常運行狀態(tài)。（7）實驗結束后，使調壓器輸出回零，最后斷開實驗電源。 短路故障方式實驗（1）三相調壓

19、器輸出為0V。（2）選擇系統(tǒng)運行方式為最小運行方式。（3）將模擬線路電阻可移動頭放置在中間（50%）位置。（4）按前面介紹的常規(guī)電流保護接線方式進行接線，根據理論計算值確定各繼電器的整定值大小。（5）退出所有出口連接片。（6）合上三相電源開關，調節(jié)調壓器的輸出，使屏上電壓表指示從0V慢慢升到100V為止。 （7）合上直流電源開關，合上變壓器二側的模擬斷路器，此時負荷燈泡亮(與正常運行方式相同)。（8）合上短路模擬開關（二相或三相均可）。（9）合上故障模擬斷路器，模擬系統(tǒng)發(fā)生短路故障。此時，根據短路類型，負荷燈泡全部熄滅或部分熄滅。電流表指示數值較大。模擬系統(tǒng)即處于短路故障方式。短路故障發(fā)生后，

20、應立即斷開短路操作開關，以免短路電流過大燒壞設備。斷開短路操作開關。即可切除短路故障。（10）實驗結束后，將故障模擬斷路器斷開，調壓器輸出調回零，最后斷開實驗電源。 三相短路時段（速斷）保護動作情況及靈敏度測試實驗在不同的系統(tǒng)運行方式下，做三段式常規(guī)電流保護實驗，找出段電流保護的最大和最小保護范圍，具體實驗步驟如下：（1）按前述完全星形實驗接線，將變壓器原方CT的二次側短接，調段三個電流繼電器的整定值為5.16A，段三個電流繼電器的整定值為2.78A，或者III段整定值為1.62A。（2）系統(tǒng)運行方式選擇置于“最大”，將重合閘開關切換至“OFF”位置。（3）把“區(qū)內”、“線路”和“區(qū)外”轉換開

21、關選擇在“線路”檔(“區(qū)內”、“區(qū)外”是對變壓器保護而言的，在線路保護中不使用)。（4）合三相電源開關，三相電源指示燈亮(如果不亮，則停止下面的實驗)。（5）緩慢調節(jié)調壓器輸出，使并入線路中的電壓表顯示讀數從0V上升到100V為止。（6） 合上直流電源開關，直流電源指示燈亮(如果不亮，則停止下面的實驗)。（7）合上模擬斷路器，負載燈全亮。（8）將常規(guī)出口連接片LP2投入，微機出口連接片LP1退出。（9）合上短路選擇開關SA、SB、SC。（10）模擬線路段不同處做短路實驗。先將短路點置于100%的位置（順時針調節(jié)短路電阻至最大位置），合上故障模擬斷路器，檢查保護段是否動作，如果沒有動作，斷開故障

22、模擬斷路器，再將短路電阻調至90%處，再合上故障模擬斷路器，檢查保護段是否動作，沒有動作再繼續(xù)本步驟前述方法改變短路電阻大小的位置，直至保護段動作，然后再慢慢調大一點短路電阻值，直至段不動作，記錄最后能夠使段保護動作的短路電阻值于表3-1中。（11）分別將系統(tǒng)運行方式置于“最小”和“正常”方式，重復步驟（4）至（10）的過程，將段保護動作時的短路電阻值記錄在表3-1中。（12）實驗完成后，將調壓輸出調為0V，斷開所有電源開關。表3-1 三相短路實驗數據記錄表 短路電阻/W運行方式最大最小正常 兩相短路時段保護動作情況及靈敏度測試實驗在系統(tǒng)運行方式為最小時，做三段式常規(guī)電流保護實驗，找出段電流保

23、護的最小保護范圍，具體實驗步驟如下：（1）按前述完全星型實驗接線，將變壓器原方CT的二次側短接。調整I段三個電流繼電器的整定值為5.16A，段三個電流繼電器的整定值為2.78A或者段整定值為1.62A。（2）系統(tǒng)運行方式選擇置于“最小”。（3）把“區(qū)內”、“線路”和“區(qū)外”轉換開關選擇在“線路”檔。（4）合三相電源開關，三相電源指示燈亮（如果不亮，則停止下面的實驗）。（5）緩慢調節(jié)調壓器輸出，使并入的線路中的電壓數顯示值從0V上升到100V為止。（6）合上直流電源開關，直流電源指示燈亮（如果不亮，則停止下面的實驗）。（7）合上模擬斷路器，負載燈全亮。（8）將常規(guī)出口連接片LP2投入，微機出口連接片退出（斷開LP1）。（9）合上短路選擇開關SA、SB、SC按鈕